腐殖酸對丹參干物質(zhì)積累與養(yǎng)分利用的影響

馬繼紅 寇太記 李威 孟繁華 姬東華

摘要：利用盆栽試驗(yàn)，比較了腐殖酸不同用量下丹參干物質(zhì)積累、氮磷鉀養(yǎng)分的吸收與利用效率的差異。結(jié)果表明，適宜腐殖酸用量能夠促進(jìn)丹參的干物質(zhì)積累與分配，增加根/冠比，提高丹參產(chǎn)量。腐殖酸施用增加了土壤容重，過高的土壤容重不利于丹參生產(chǎn)，1.262～1.265g/cm³的土壤容重有利于丹參生長。腐殖酸適量施用增加了丹參根與地上部的氮、磷養(yǎng)分含量，但降低了鉀素含量，而大用量具有提高鉀含量的趨勢；適量的腐殖酸施用能夠提高丹參對氮、磷素的利用率而降低了鉀素利用率，但較大用量則降低了氮、磷、鉀素利用率。

關(guān)鍵詞：丹參；腐殖酸；干物質(zhì)；養(yǎng)分利用效率；土壤容重

中圖分類號：S567.5⁺30.62文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號：A文章編號：1001－4942(2012)01－0063－05

丹參是我國傳統(tǒng)中草藥，目前野生丹參資源由于過度采集已遭破壞，近年來栽培丹參的面積不斷增加。高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、質(zhì)量穩(wěn)定已成為丹參栽培技術(shù)研究的重要內(nèi)容。目前人們注重繁殖方法和育苗技術(shù)、種植模式與適宜密度、采收與加工、水分和肥料管理、優(yōu)良植株的選育研究。然而，栽培實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)丹參連作期短，且栽培品種較野生種有效成分下降，這已成為丹參作為高品質(zhì)植物藥大規(guī)模進(jìn)軍國際市場的一個(gè)最大障礙。腐殖酸是功能多樣優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑，能降低土壤中重金屬的生物有效性，減輕土壤污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。腐殖酸能促進(jìn)植物根系生長，提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)。然而，大量研究結(jié)果主要來自煙草、樹木等經(jīng)濟(jì)植物和糧食作物，涉及丹參研究僅見室內(nèi)短期水培結(jié)果。復(fù)雜的田間土壤生態(tài)環(huán)境不同于室內(nèi)水培環(huán)境，土壤施用腐殖酸對丹參生長及養(yǎng)分利用的影響及其適宜用量鮮有報(bào)道，這阻礙了人工栽培丹參高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)的完善。本試驗(yàn)針對這一問題開展研究，以期為丹參人工栽培中腐殖酸合理施用及其應(yīng)用效果提供理論依據(jù)。

1.材料與方法

1.1試驗(yàn)條件與材料

試驗(yàn)于2010年在河南科技大學(xué)農(nóng)場進(jìn)行。供試土壤為褐土，取自農(nóng)場大田耕層，土壤經(jīng)自然風(fēng)干后，揀去植物未腐爛殘?bào)w后混勻備用。其基礎(chǔ)理化性狀為：有機(jī)質(zhì)含量13.6g/kg，堿解氮70mg/kg，有效磷11.5mg/kg，速效鉀135mg/kg，pH8.3。氮、磷、鉀肥分別為尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀；供試腐殖酸購置于市場；供試丹參品種為紫花丹參，丹參苗來自伊川縣丹參生產(chǎn)基地。

1.2試驗(yàn)方法

采用盆栽試驗(yàn)，腐殖酸設(shè)4個(gè)用量水平，即對照(CK)，不施腐殖酸；F1(小劑量)：施用腐殖酸20g/(kg干土)；F2(中劑量)：施用腐殖酸40g/(kg干土)；F3(大劑量)：施用腐殖酸60g/(kg干土)。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)4次。栽培盆為市售PVC大桶(高60cm，直徑50cm)，每盆裝干土35kg。準(zhǔn)確稱量腐殖酸與供試土壤混均后裝盆。每盆栽種2株丹參。氮(N)用量每盆2.1g(N約合135kg/hm²)，磷(P₂O₅)和鉀(K₂O)肥用量分別為每盆1.4g(約合P₂O₅或K₂O90kg/hm²)。

1.3試驗(yàn)管理與測定

種植前1個(gè)半月裝盆以確保土壤自然壓實(shí)，試驗(yàn)盆埋入地下0.5m，底部均勻打直徑為1cm的6個(gè)孔，覆蓋以300目尼龍網(wǎng)布以利桶內(nèi)水分與土體自由交換。2010年4月1日移栽，10月底收獲。移栽前2天向盆內(nèi)施入肥料并灌水2L，氮、磷、鉀肥均以1/2作基肥，1/2在6月份追施，所有肥料均溶于水中施用。整個(gè)生育期內(nèi)除施肥、移栽及特旱時(shí)保苗灌等量水外，其它時(shí)期均依靠自然降水。

收獲時(shí)測定完土壤容重后，將丹參植株從盆中完整取出，按地上部(莖、葉)和地下部(根)分別稱鮮重后，放入烘箱中在105℃條件下殺青30min，80℃條件下經(jīng)過48h烘至恒重，稱量地上部和地下部干重。樣品經(jīng)粉碎、過60目篩后以備測定植株氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。

土壤容重測定采用環(huán)刀法；全氮采用H₂SO₄-H₂O₂消煮一開氏法；全磷采用H₂SO₄-H₂O₂消煮-釩鉬黃比色法；全鉀采用H₂SO₄-H₂O₂消煮-火焰光度計(jì)法。具體操作詳見文獻(xiàn)[16]。

1.4數(shù)據(jù)處理與計(jì)算

養(yǎng)分積累量=∑(不同器官的干物質(zhì)重×不同器官的養(yǎng)分含量)

農(nóng)學(xué)養(yǎng)分利用效率(％)=某養(yǎng)分干物質(zhì)積累總量/施肥純養(yǎng)分量×100

根/冠=根干重/地上部干重

所有數(shù)據(jù)均利用Microsoft Excel軟件進(jìn)行方差分析，檢驗(yàn)處理間效應(yīng)的差異顯著性。

2.結(jié)果與分析

2.1腐殖酸對丹參干物質(zhì)積累與分配的影響

腐殖酸不同用量影響丹參干物質(zhì)的積累(圖1)。與對照相比，F(xiàn)1處理丹參根干重增加25.2％(P<0.05)，地上部干重增加13.7％(P<0.05)，總生物量增加20.5％(P<0.05)。而F2、F3處理卻顯著降低了丹參的干物質(zhì)重，降低幅度隨用量增加而增大；F2處理丹參根、地上部干重和總生物量分別降低6.6％、14.3％和9.5％(P<0.05)；F3處理分別降低33.3％、36.9％和33.9％(P<0.05)。與對照相比，F(xiàn)1、F2處理增加丹參根冠比12.3％、11.0％(P<0.05)，F(xiàn)3增加未達(dá)到顯著水平。這表明，適宜的腐殖酸用量能夠促進(jìn)丹參干物質(zhì)積累和提高產(chǎn)量，但用量過大不利于丹參干物質(zhì)積累和分配，本試驗(yàn)適宜用量在20g/(kg干土)左右。

2.2腐殖酸對土壤容重的影響及容重與干物質(zhì)積累的相關(guān)性

2.2.1腐殖酸對土壤容重的影響土壤容重是土壤松緊度的一個(gè)數(shù)量指標(biāo)，適宜的土壤容重有利于植物生長。由圖2知，土壤容重隨著腐殖酸用量的增大呈線性增加(Y=0.0367X+1.1939，R²=0.9711)，增幅在4.9％～9.8％。土壤容重的改變勢必改變土壤的水肥氣熱狀況，即在一定程度上改變了作物根系生長的土壤生態(tài)環(huán)境。

2.2.2土壤容重與丹參物質(zhì)積累的關(guān)系

土壤容重與丹參總生物量和產(chǎn)量之間呈二次函數(shù)關(guān)系(圖2)，相關(guān)程度分別達(dá)到92.51％和91.96％。在一定范圍內(nèi)，隨著土壤容重的增加，干物質(zhì)積累和產(chǎn)量呈先升后降趨勢，表明適宜的土壤容重能使丹參獲得高產(chǎn)，由函數(shù)計(jì)算出的適宜丹參高產(chǎn)容重為1.262～1.265g/cm³；F1腐殖酸用量改良的土壤容重有利于丹參生長。

2.3腐殖酸對丹參養(yǎng)分利用的影響

2.3.1腐殖酸對丹參地上部養(yǎng)分含量的影響腐殖酸不同用量影響丹參地上部養(yǎng)分含量(表1)。與對照相比，腐殖酸增加地上部氮素含量17.9％～35.9％(P<0.05)，其中處理F1增加幅度最大，與其他處理差異顯著；腐殖酸對地上部磷素含量的影響不大，僅F3處理增加10.8％(P<0.05)，F(xiàn)1、F2處理與對照差異不顯著；腐殖酸也影響地上部鉀素的含量，與對照相比，F(xiàn)1、F2處理地上部鉀含量降低13.7％～14.8％(P<0.05)，而F3處理增加了鉀素含量，但與對照差異不顯著。

2.3.2腐殖酸對丹參根系養(yǎng)分含量的影響腐殖酸具有增加丹參根系氮、磷含量和降低鉀含量趨勢，施用量不同對各養(yǎng)分的影響程度存在差異(表1)。與對照相比，F(xiàn)2和F3處理根系氮含量增加13.6％～23.8％和磷含量增加9.3％～13.2％(P<0.05)，F(xiàn)1和F2處理降低鉀含量37.5％～43.7％(P<0.05)。

2.3.3腐殖酸對丹參養(yǎng)分農(nóng)學(xué)利用效率的影響

不同用量腐殖酸對氮、鉀養(yǎng)分利用效率具有相同規(guī)律，但鉀素利用率則隨施用量的增大而下降(圖3)。與對照相比，F(xiàn)1用量氮和鉀素利用率提高11.7％和9.6％(P<0.05)，降低鉀素利用率8.4％；但F2用量氮、磷、鉀利用效率分別降低9.4％、7.7％、28.5％(P<0.05)。F3處理氮、磷、鉀利用效率降低23.0％～36.5％(P<0.05)。以上結(jié)果表明，處理F1的效果相對最好。

3.討論

腐殖酸為重要的大分子土壤改良劑0。本研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)腐殖酸用量為20g/(kg干土)時(shí)，顯著增加丹參根、地上部與總生物量(13.7％～25.2％)，但用量為40～60g/(k干土)時(shí)則降低了根、地上部與總生物量。何國軍(2001)等水培試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著腐殖酸用量的增加促進(jìn)了丹參干物質(zhì)的積累，80mg/kg時(shí)增加了49％。兩個(gè)試驗(yàn)均證明腐殖酸適宜的用量能促進(jìn)丹參生長，但水培試驗(yàn)不受復(fù)雜的土壤生態(tài)環(huán)境影響，而本試驗(yàn)中丹參受腐殖酸直接影響及與通過改變土壤理化性狀的間接影響。腐殖酸應(yīng)用于花生、水稻作物上也促進(jìn)了產(chǎn)量的提高，但徐冰等(2009)發(fā)現(xiàn)適量施用利于促產(chǎn)，但過量施用則造成水稻減產(chǎn)，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。本研究中腐殖酸施用致土壤容重增大且二者呈正相關(guān)，土壤容重與丹參根干重、總生物量呈二次函數(shù)關(guān)系。土壤容重的適度增大給丹參生長創(chuàng)造了較好的土壤生態(tài)環(huán)境，然而土壤容重過大將致土壤中液氣相比例大幅度下降，導(dǎo)致土壤生物的活性與丹參根系生長下降，這可能是腐殖酸施用過多造成丹參物質(zhì)積累減少的原因。20～40g/(kg干土)的腐殖酸用量致根/冠增大，促進(jìn)了光合產(chǎn)物向根的積累，將有助于提高丹參產(chǎn)量。在丹參栽培中應(yīng)施用適量腐殖酸來改善土壤結(jié)構(gòu)以促高產(chǎn)。

本研究表明，腐殖酸不同用量影響丹參對氮、磷、鉀的吸收及其在不同組織器官中的分配，但影響趨勢及程度與元素種類及腐殖酸用量相關(guān)。徐全輝等(2010)在水稻上施用腐殖酸提高了磷的吸收，但對氮鉀吸收影響不明顯，這不同于本研究結(jié)果。本試驗(yàn)腐殖酸增加了根系與地上部的氮含量，低用量下地上部的氮含量最大且顯著高于根系11.2％，而高用量下根系氮含量高于地上部。由于植株含氮量增加將致植株的蛋白質(zhì)含量也相應(yīng)增加，光合作用增強(qiáng)和光合產(chǎn)物增加，相應(yīng)提高植物生長量。施用腐殖酸促進(jìn)丹參根系對磷素的吸收及其含磷量的提高，磷是核酸、激素和磷脂的主要組成成分，磷含量增加有助于丹參增強(qiáng)植物的抗寒、抗旱和抗病蟲害的能力。本研究中低用量腐殖酸提高氮、磷利用率，而高用量則降低了氮、磷利用率。這不同于在水稻、玉米應(yīng)用上單純提高氮利用率的報(bào)道，而基本一致的結(jié)論是過量施用含腐殖酸的肥料會(huì)降低氮磷鉀肥料的利用率。低用量的腐殖酸增加了丹參產(chǎn)量卻降低了鉀素含量，高用量提高了鉀素含量但干物質(zhì)積累減少。由于鉀直接參與植物代謝過程，增進(jìn)碳水化合物的合成、運(yùn)轉(zhuǎn)和貯藏，腐殖酸施用致鉀肥利用效率下降，下降幅度隨使用量的增大而增加。鉀素含量不足與利用率的下降均不利干物質(zhì)的積累，本研究結(jié)果暗示丹參對鉀吸收利用有一個(gè)閾值，低于這個(gè)閾值丹參干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成將受影響。

4.結(jié)論

豫西褐土丘嶺區(qū)施用腐殖酸能夠促進(jìn)丹參的干物質(zhì)積累、通過增加根冠比從而提高丹參產(chǎn)量，但用量過大則不利于干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的形成，不利于丹參生產(chǎn)。適宜用量能提高氮、磷素的含量和農(nóng)學(xué)利用效率，但卻降低了鉀含量與農(nóng)學(xué)利用效率。腐殖酸施用增大了土壤容重改變了丹參根系生長環(huán)境，腐殖酸施用應(yīng)注意適量原則，20g/(kg干土)臆可作為田間參考用量。但丹參作為重要藥材，明確腐殖酸用量對有效成分和中微量元素的吸收與積累影響，事關(guān)中藥材的品質(zhì)與生產(chǎn)安全，應(yīng)該作為進(jìn)一步的研究重點(diǎn)。

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